Gemi dizel ana makinelerinde atık ısı geri kazanım yöntemlerinin termodinamik analizi

Enerji talebinin arttığı ve mevcut enerji kullanımının çevreye olan olumsuz etkilerinin hissedilir boyutlara ulaştığı günümüzde, enerji verimliliği, enerji tasarrufu, yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji konuları büyük önem taşımaktadır. Bu yüzden denizcilik sektörü, enerji verimliliği ve yakıt tüketimi konularında daha büyük zorluklarla karşı karşıyadır. Bu zorlukların başında dizel motorlardan çevreye salınan salımlar ve gemi işletme maliyetleri düşünüldüğünde ilk sırada yer alan yakıt masrafları gelmektedir. Atık ısı geri kazanım sistemleri uygulandığında ise yakıt tasarrufu sağlanacağı gibi birim yakıt başına çevreye salınan toplam CO2 (carbon dioxide-karbon dioksit), NOx (nitrogen oxides-azot oksitleri) ve SOx (sulphur oxides-kükürt oksitleri) salımları miktarında da bir azalma görülecektir. Atık ısı geri kazanım sistemleri, ilave yakıt kullanmadan ve salıma sebep olmadan ısı kazanmakta ve kazanılan bu ısı enerjisini kullanarak güç üretmektedir. Bu çalışmada, iki zamanlı altı silindirli ağır devirli bir dizel motor kullanılarak atık ısı geri kazanım sistemleri ele alınmıştır. Üç farklı ortam koşulu ve üç farklı dizel motor işletme yükü ele alınarak, güç türbini jeneratörü, buhar türbini jeneratörü ve kombine sistem için analizler yapılmış, her bir atık ısı geri kazanım sisteminin bileşenlerinin ekserji yıkımı, ekserji yıkım oranı, ekserji verimi, sistemin güç çıktıları ve verim artışları hesaplanmıştır. Ayrıca, atık ısı geri kazanım sistemlerinin kurulum maliyeti ve yıllık tasarruf edilen yakıtın maliyetine göre geri ödeme süresi hesaplanmıştır. Yapılan termodinamik analizler sonucunda, bütün atık ısı geri kazanım sistemlerinde, üç dizel motor işletme yükünde ve üç ortam koşulunda en yüksek ekserji yıkım oranının dizel motorda oluştuğu görülmüştür. Geri ödeme süresi en düşük güç türbini jeneratörü sisteminde yüzde 100 dizel motor işletme yükünde ve kış ortam koşullarında oluşmuştur.